180 Millionen Messdaten ausgewertet: Schadstoffe bedrohen Flüsse und Bäche auch in Schutzgebieten

Organische Schadstoffe wie Pflanzenschutzmittel (PSM) oder Industriechemikalien stellen selbst in ausgewiesenen Schutzgebieten ein signifikantes Risiko für aquatische Ökosysteme dar. Zu diesem Ergebnis kommt eine analytische Evaluierung der RPTU Kaiserslautern-Landau auf Basis von mehr als 180 Millionen Datenpunkten aus dem französischen Langzeit-Monitoringprogramm „Naïades“. Die Auswertung belegt ein flächendeckendes Vorkommen relevanter Xenobiotika und zeigt, dass bislang in Zielanalysen oft unberücksichtigte Substanzklassen wesentlich zur ökologischen Gesamtoxizität beitragen.

Datengrundlage und analytischer Repertoire-Umfang

Die Untersuchung liefert eines der bislang umfassendsten Profile zur chemischen Expositionslage in Fließgewässern. Während historische Studien meist auf einzelne Wirkstoffgruppen fokussiert waren, deckt diese Multikomponenten-Analyse insgesamt 1.731 Zielanalyten ab und erlaubt somit eine repräsentative Risikobewertung.

Aufgrund des extrem diversen Spektrums industriell genutzter Verbindungen war das reale Ausmaß der Kontamination mangels flächendeckender Aufarbeitung bislang unvollständig dokumentiert. Unter der Leitung der Landauer Umweltwissenschaftler Danisa Lione und Jakob Wolfram wertete das Team Messdaten aus über zwei Jahrzehnten aus. Die ermittelten Umweltkonzentrationen wurden mit substanzspezifischen Ökotoxizitätsdaten korreliert, um das Gefährdungspotenzial in geschützten versus ungeschützten Lotik-Systemen zu quantifizieren. „Der Umfang der französischen Daten verschafft uns einen beispiellosen Einblick in die Komplexität der chemischen Belastung und ihre möglichen Auswirkungen auf diese ökologisch wichtigen Lebensräume“, sagt Jakob Wolfram.

Matrix-Prävalenz und Eintragspfade in Schutzgebieten

Organische Schadstoffe wurden nahezu ubiquitär nachgewiesen. In Schutzgebieten wurden durchschnittlich 9 Analyten pro Wasserprobe identifiziert, während in unbelassenen Abschnitten im Mittel 13 Verbindungen auftraten. Trotz geringerer Detektionsfrequenz in Schutzgebieten überstiegen die Konzentrationen auch dort regelmäßig ökotoxikologisch relevante Schwellenwerte. „Schutzgebiete reduzieren die Anzahl und Häufigkeit von Schadstoffen zwar deutlich. Dennoch treten nachteilige Auswirkungen weiterhin häufig auf. Flüsse und Bäche sind offene Systeme, sodass Chemikalien über die Strömung auch in ökologisch wertvolle Rückzugsräume gelangen können“, erklärt Danisa Lione.

Trendanalytik: Fluorierte Organika (PFAS)

Ein zentraler Befund ist die dynamische Zunahme von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS). Diese persistenten Organofluorverbindungen haben sich zur zweithäufigsten Schadstoffklasse entwickelt und wurden an rund 60 Prozent der Messstellen nachgewiesen. In urban geprägten Einzugsgebieten wurden annuell 6 bis 11 unterschiedliche PFAS-Kongenere quantifiziert. „Über die Auswirkungen von PFAS auf aquatische Ökosysteme wissen wir bislang noch vergleichsweise wenig, während gleichzeitig mehr als 10.000 verschiedene PFAS-Moleküle im Einsatz sind. Ihr langfristiges und weit verbreitetes Auftreten, selbst in Schutzgebieten, ist deshalb besonders besorgniserregend“, unterstreicht Danisa Lione.

Trophische Sensitivitäten und Agrareinflüsse

Im Trophie-Vergleich reagierten Makrophyten und Phytoplankton am sensitivsten, gefolgt von Makrozoobenthos und Teleostei. Zwar führten stoffspezifische Anwendungsbeschränkungen toxischer PSM zu einer messbaren Entlastung der Primärproduzenten, analoge positive Effekte auf höher strukturierte Aquaten blieben jedoch aus. „Unsere Ergebnisse dieser groß angelegten Studie verdeutlichen die weitreichenden Auswirkungen organischer Schadstoffe, insbesondere von Pestiziden, auf aquatische Ökosysteme. Gleichzeitig zeigen sie, dass sich Risiken verringern lassen, wenn besonders problematische Substanzen konsequent ersetzt oder aus dem Verkehr gezogen werden“, so Jakob Wolfram.

Relevanz erweiterter Multi-Methoden für die Umweltanalytik

Die Einbeziehung erweiterter Substanzspektren abseits klassischer PSM verändert das analytische Gesamtbild erheblich: Das berechnete Umweltrisiko stieg durch das erweiterte Panel um 26 Prozent für Fische und um 48 Prozent für wirbellose Wassertiere. „Viele frühere Untersuchungen konnten die tatsächlichen Umweltrisiken wahrscheinlich nicht vollständig erfassen, weil die chemische Analytik nur einen begrenzten Ausschnitt der vorhandenen Stoffe abdeckte. Um bisher unerkannte ökologische Belastungen sichtbar zu machen, müssen Umweltmessprogramme künftig deutlich ausgeweitet werden, wie es das französische Programm vorbildlich zeigt“, bekräftigt Danisa Lione.

Die Ergebnisse belegen, dass Schutzgebiete zwar unverzichtbare Refugien darstellen, jedoch keine barrierefreie Abschirmung gegen anthropogene Stoffeinträge bieten. Eine erweiterte Spurenanalytik sowie die zielgerichtete Deregulierung kritischer Moleküle verbleiben daher Schlüsselpunkte für den Ökosystemschutz.

Quelle

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (11/2025)